از بند کفش تا نوارهای دی‌ان‌ای؛ حلقه‌ها در بسیاری از سامانه‌های مکانیکی ظاهر می‌شوند. نظریه‌های موجود نیز تنها در یک بعد می‌توانند سرنوشت حلقه‌های تحت کشش را پیش‌بینی کنند. یافته‌ها در مطالعه‌ای تازه، در دو بعد، گویای آن است که نتیجه‌ی کشیدن یک حلقه خارج از سه حالت نیست: چین خوردگی، بیرون‌زدگی و تاب برداشتن؛ نتیجه‌ی رقابتی تنگاتنگ میان نیروهای خم‌کننده و کشنده.

در سیم یک بعدی با حلقه، با افزایش کشش، شعاع کوچک‌تر می‌شود؛ در یک نقطه، تنش به حدی می‌رسد که سیم تاب برداشته و تنش اندکی کاهش می‌یابد. با ادامه‌ی این روند، سیم به صورت مارپیچ بازی درمی‌آید.

در دو بعد، هندسه تاب برداشتن را دشوارتر می‌کند و نوار باید اندکی کش آمده و تاب بردارد. یوشیمی تاناکا (Yoshimi Tanaka)، از دانشگاه ملی یوکوهاما، ژاپن، و همکاران، حلقه‌ای در میان نوار کاغذی قرار داده و دو سر را به دو موتور کشنده متصل کرده‌اند. این گروه با تغییر طول و عرض نوار و همچنین بخش عرضی میان دو کشنده، وابستگی نتیجه به این شاخصه‌ها را بررسی نموده‌اند. زمانی که بخش میانی کوچک باشد، چین خوردگی‌ها ظاهر می‌شوند. در بخش‌های میانی بزرگ‌تر، حلقه، با بیرون‌زدگی ناگهانی  یا تاب برداشتن پیوسته، باز می‌گردد. این گروه با مدل‌سازی بر اساس شاخصه‌های نوار، توانسته‌اند نتایج را پیش‌بینی کنند. چنین مدل‌هایی در پیش‌بینی نوارهای دی‌ان‌ای بسیار مفید هستند.

منبع:

Ribbon Creases and Twists

مرجع:

Physical Review Letters